Kontaminationsfreie Pulvermischung Die Kunst des Wirkstoff-Mischens im Batchmixer

Autor / Redakteur: Gabriela Mikhaiel / Dipl.-Ing. (FH) Tobias Hüser

Die optimale Pulvermischung ist eine der Kernaufgaben bei der Herstellung von Medikamenten, wahrscheinlich aber die am wenigsten beherrschte. Jede Arzneimittelformulierung ist einzigartig, so sind auch die Mischverfahren niemals identisch. Ein leicht integrierbarer und flexibler Batchmixer kriegt die unberechenbaren Feststoffmischungen jetzt aber in den Griff.

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Automatisiert, geschlossen und homogen vermischt – im Batchmixer können Feststoffvolumina bis zu 5000 l verarbeitet werden.
Automatisiert, geschlossen und homogen vermischt – im Batchmixer können Feststoffvolumina bis zu 5000 l verarbeitet werden.
(Bild: Dec)

Um ein gutes Mischergebnis zu erhalten, war schon immer eine Kombination von Experimenten, Faustregeln sowie die Anwendung wissenschaftlicher Erkenntnisse auf methodischem Weg erforderlich. Ganz im Gegensatz zu Flüssigkeiten ist die Feststoffmischung aber unberechenbar. Schon bei geringen Unterschieden der Materialeigenschaften (Korngröße, Kohäsion usw.) kann das Mischverhalten enorm beeinflusst und somit die gewünschte Homogenität nicht erreicht werden. Auch ein längerer oder schnellerer Vorgang führt nicht automatisch zum erwünschten Resultat.

Viele herkömmliche Mischer neigen zu Produktverlust und -abrieb, aufwändige Reinigungschritte oder schwaches Containment. Alle Bewegungsmodelle, sei es durch Drehen der Mischorgane bei Bandmischern, Rotation von Drehmischern (z.B. Doppelkonus- und Containermischer) oder sonstige Agitation können abwechselnd je nach Partikelgröße, Form oder Dichte verschiedene Ergebnisse erzielen. Dabei gilt die Verhütung der Pulversegregation als oberstes Gebot.

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Kontaminationsfrei ohne Rührwerk

Damit die Pharmaindustrie bei der Wirkstoffherstellung nicht länger mit diesen Problemen kämpfen muss, hat Dec ein integrierbares Mischystem entwickelt. Der Batchmixer zeichnet sich durch eine schonende Förderung aus und besitzt kein Mischorgan. Da die Wirkstoffe ausschließlich zirkuliert werden, bleiben ihre physikalischen Eigenschaften erhalten. Zudem wird die Kontaminationsgefahr für Bediener und Umgebung ausgeschlossen.

Basierend auf der Powder Transfer System (PTS)-Technologie fördert, mischt und entlädt das System das gemischte Produkt vollautomatisch mittels Vakuum und Druck, auch unter inerten Bedingungen wenn es nötig ist. Es können daher auch sauerstoffempfindliche oder explosionsfähige Pulver gemischt werden.

Großes Einsatzgebiet

Während einer Projektstudie konnte Dec in Zusammenarbeit mit der Fachhochschule HES SO Westschweiz/Wallis den Batchmixer für die Mischung von unterschiedlichen Feststoffkombinationen und Mischungsverhältnissen inklusive Reinigung mit sehr guten Resultaten validieren. In ein und demselben Gerät ist es möglich, unterschiedliche Batchgrößen – vom Labormaßstab bis zu Großserien (<5 % bis 100 % Batchvolumen) – sowie Pulver mit verschiedenen Mischanteilen (1/10000) und unterschiedlichen Eigenschaften zu vermischen. Der Batchmixer kann leicht in Produktionseinheiten integriert werden, um Pulver aus Fässern, Säcken oder direkt ab Prozessanlagen anzusaugen.

Funktionsprinzip

Das System besteht aus einem Hauptbehälter mit einem in der oberen Mitte installierten Reflektor. Auf diesem Mischbehälter ist das PTS-System angebracht, das durch ein Vakuum die Pulver in den PTS-Körper saugt und anschließend mit einem Gas weiter über den Reflektor zur Zirkulation in den Mischbehälter fördert. Die erste Grobmischung im PTS-Körper beschleunigt den Mischvorgang auf effiziente Weise. Je nach Produktbedingungen wird der Vorgang einige Male wiederholt.

Ein Dichtstrom, der das Pulver fördert, sorgt für eine geringe Fördergeschwindigkeit und optimale Produktqualität. Da bei jeder Pulverentleerung des PTS-Körpers in den Mischbehälter die Filtermembran abgereinigt wird, bleibt die Saugfähigkeit des Systemes jederzeit erhalten. Zudem kann das Gerät schnell und einfach gereinigt werden, ohne dass es vorher zerlegt werden muss (CIP, SIP). Zur Qualitätskontrolle können mit dem MPTS-Probenahmesystem repräsentative Pulverproben ohne mechanische Hilfsmittel direkt aus der Mischanlage gezogen und bei Bedarf auch über längere Distanzen befördert werden.

Alles unter Kontrolle

Ein Kunde in China wollte bis zu zehn verschiedene Wirkstoffformulierungen mit der gleichen Anlage mischen. In jeder Anwendung sollten bis zu 20 Komponenten kombiniert werden, die teilweise giftig, ätzend oder explosionsfähig sind. Um jegliche Kontamination und die Gefahr von einem potenziellen explosiven Gemisch zu vermeiden, erforderte jeder Produktbestandteil eine eigene Sauglanze.

Darüber hinaus sollten diese Komponenten ohne Produktionsunterbrechung gereinigt werden können. Noch dazu mussten die Pulver in einer kontrollierten Atmosphäre (Laminar Flow) unter Wahrung von GMP- und Atex-Richtlinien gehandhabt werden. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, hat Dec zwei Trägereinheiten mit jeweils 20 Sauglanzen aus Edelstahl entworfen. Die Sauglanzen können ohne Demontage im Ruhezustand und ohne Kontaminationsgefahr gereinigt werden.

Die RFID-Technologie (Radio Frequency Identification) identifiziert jedes Rohr und registriert die Daten auf einen Micro-Chip (Transponder). Erst wenn das System das Produkt der jeweils präsentieren Sauglanze erkennt und anschließend bestätigt, kann der Bediener die Leitung anschließen und die Förderung des Produkts zum Batchmixer beginnen. Dieser Identifikationsprozess erlaubt absolute Kontrolle und Rückverfolgbarkeit des ganzen Verfahrens.

* Die Autorin arbeitet im Marketing von Dietrich Engineering Consultants SA, Ecublens/Schweiz. Kontakt: Tel. +41-2169-42044

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